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变质作用及变质岩类型

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变质作用与变质岩_普通地质学

变质作用与变质岩_普通地质学

片岩中矿物的定向排列（薄片）
二、变质岩的结构
• 3、碎裂结构：岩石受到机械力的破坏而产生的结构，
是动力变质的典型结构。可依碎裂程度进一步划分：碎裂 结构、碎斑结构、糜棱结构等。
• 4、交代结构：交代作用中，岩石原有矿物被溶解同时
被新生矿物所臵换，即形成交代结构。有的原矿物被臵换 后，仍保持原矿物的晶形者，为交代假象结构；交代作用 中还能形成斑晶者，为交代斑状结构等。交代结构的类型 很多，大多需在显微镜下才能鉴别。
片岩
片麻岩
压力增大往往伴随着温度升高，因此在温度、压
力的共同作用下，也会产生重结晶并形成新的矿物。
如：泥岩→板岩、千枚岩、片岩、片麻岩
母岩：泥岩
板岩
千枚岩
片岩
片麻岩
p.218-219b
original artwork by Gary Hincks
红柱石
Fig. 8.08
硅线石 兰晶石
W. W. Norton
变成构造
1、斑点状构造：岩石中某些组分集中成疏密不等的 斑点。斑点成分多为炭质、硅质、铁质、云母等。 如斑点板岩。
斑 点 板 岩
2、片理构造：岩石中片状或长条状矿物连续而平行
排列，形成平行、密集的纹理——片理，沿片理方向岩 石易劈开。主要是由于定向压力造成。
颗 粒 定 向
挤压力 方向
挤压力 方向
主要出现在沉积 岩中的矿物
粘土矿物 蛋白石 玉髓 海绿石 水铝石 褐铁矿 石膏 硬石膏 盐类矿物 有机碳质
主要出现在变质岩 中的矿物
红柱石 蓝晶石 硅线石 硅灰石 绿帘石 符山石 透闪石 透辉石 阳起石 硬绿泥石 蛇纹石 滑石 石墨 十字石 镁橄榄石 石榴石 刚玉
二、变质岩的结构

第五章-变质作用和变质岩

第五章-变质作用和变质岩

绿泥石 白云母 黑云母 石榴石 十字石 夕线石 石英 长石
板岩
片岩
片麻岩
熔融
四 变质岩的结构和构造
1 变质岩的结构 变晶结构：变质作用过程中，原岩发生矿物
的形成、生长、组合镶嵌而形成的结晶结构。（
如：粒状变晶结构、鳞片粒状变晶结构、斑状变
晶结构等。）
变余结构：变质作用过程中，残留的原岩结
构。（如：变余碎屑结构、变余泥质结构等。）
个过程中起决定作用的是压力。
在静压力很高的情况下，密度小、体积大的不同矿物 可以结合成密度大、体积小的新矿物，并且总体积会 缩小。岩浆岩中橄榄石和钙长石在高压下可以结合成
为石榴子石。
通过高温高压试验，在30×108Pa压力（相当于地下 110km深度压力）下，普通石英可以转变为结构不同 的柯石英，比重由2.65变为2.93。
的矿物。比如常见的粘土矿物（高岭石），在500℃
时可发生下列反应：
若该脱水反应进行的不彻底，则形成白云母和绿泥石 含水矿物，但其含水量远低于高岭石
另外一种在沉积岩中常见的变质反应是脱CO2反应.例
如方解石受热作用后可以释放出CO2，剩余的CaO会
与岩石中的SiO2结合，形成新的矿物——硅灰石
这一反应中起决定作用的仍然是温度，温度大于 400℃时会发生此反应
榴子石，夕线石、蓝晶石、蓝闪石等标志性变质矿物
片麻岩：变质程度和片岩一致，具有片麻状（岩石中 暗色矿物断断续续呈定向排列）或者条带状构造，出 现的典型变质矿物跟片岩类似。
变粒岩：主要由长石和石英组成，片麻状构造不发 育，一般呈细粒状
麻粒岩：变质程度较
片岩、片麻岩深，其
基本不含黑云母，角 闪石等含水矿物。主 要由长石、辉石、石 榴子石、石英等粒状

1.4变质岩

1.4变质岩

3.碎裂结构----在定向压力，发生破裂，形成碎块甚至粉末状后又

胶结在一起的结构。 根据破碎程度分：碎裂结构、碎斑结构和糜棱结构。
四、变质岩的构造

1.板状构造 2.千枚状构造 3.片状构造 4.片麻状构造 5.块状构造
在定向压力作用下矿物平行排列 （据W.K.岩、绿 泥石片岩、滑石片岩、 角闪石片岩等
片麻岩
具有片麻状构造。
中粗粒鳞片状变晶结构。 由各种沉积岩、岩浆岩 和原已形成的变质岩经 变质作用而成。变质程 度较深，矿物大都重结 晶。主要矿物为长石、 石英、黑云母、角闪石 等。 分类：如花岗岩片麻岩、 角闪斜长片麻岩、黑云 母钾长片麻岩等。

大理岩——由钙、镁碳酸盐类沉积岩变质形成。主要矿物为方解
石、白云石。粒状变晶结构，块状构造。常用作建筑材料和装饰材料。

混合岩——组成物质为基体和脉体两部分。基体是原来的变质岩，
是区域变质作用的产物，多含暗色矿物。脉体是新生成的流体物质结 晶部分，花岗岩，颜色较浅。脉体与基体以不同数量和方式混合，条 带状混合岩、肠状混合岩、眼球状混合岩
常见的变质岩

有板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、大理岩、石 英岩、变粒岩、浅粒岩、麻粒岩、榴辉岩、矽 卡岩等。
一、变质作用因素和类型
1、因素
1）温度（地壳深处高温、岩石断裂产生的高温）

再结晶作用，非晶矿物变为结晶矿物；结晶细小矿物变为 结晶粗大矿物。 矿物之间重新组合而产生新矿物。如：石灰石与二氧化硅 成硅灰石。 静压力，重力，如斜长石和橄榄石成石榴石。 定向压力，塑性状态，垂直压力方向上重新排列。 岩浆入侵时，与围岩发生反应成新矿物。
沿劈理易裂开成薄板 状，加工成各种石板。 可作隔水层，在水作 用下软化，形成软弱 夹层。

变质作用与变质岩

变质作用与变质岩

三大岩类之间的演变：
原已形成的岩石(火成岩、沉积岩、变质岩)通
过风化、剥蚀而破坏，破坏产物经过搬运、堆积
而形成沉积岩；
沉积岩、变质岩经过高温融熔而转变为(岩浆，
冷凝后形成)火成岩；
火成岩、沉积岩遭受变质作用转变为变质岩。
三大岩类不断相互转化。
三、动力变质作用(dynamic metamorphism) 又
称破裂变质作用(cataclastic metamorphism)。
形成与地壳发生断裂有关，出现在断裂带两
侧，在地壳的不同深度有不同的表现：在地壳的
浅部，表现为岩石的破碎，形成构造角砾岩；在
地壳的深部，在较高温度和静压力条件下，矿物
可产生塑性变形、重结晶以及出现新矿物，形成 糜棱岩。
第三节 变质作用类型及其代表性岩石
变质作用类型 区域变质作用 接触变质作用 动力变质作用 混合岩化作用
一、区域变质作用(regional metamorphism) 在广大范围内发生，由温度、压力以及化学活 动性流体等多种因素引起的变质作用。影响范围 几千－几万km2 ，深度达20km以上。200－800℃， 1×108－14×108Pa。 其发生常常与构造运动有关，伴随岩石变形。 形成的岩石以具有鳞片变晶结构及片理构造、片 麻状构造为特征。
动压力－剪切力
静压力
在最大压力方向上物质的熔点将降低从而发生 溶解，并在最小压力方向上沉淀。因此，岩石在 定向压力作用下，其中的矿物便在平行压力方向 溶解而沿垂直压力方向迁移并沉淀。 矿物在这种定向压力下重新结晶，新生成的片 状、柱状矿物的长轴便垂直压力方向而排列，于 是形成了岩石的片理构造。
三、具有化学活动性的流体
片麻岩－片麻状，变晶结构。长石、石英、云 母、角闪石、辉石。长石含量大于30%。由砂岩、 花岗岩等变质而成。 大理岩－块状构造，粒状变晶结构。方解石、 白长石。由碳酸盐岩变质而成。得名于云南大理。 洁白者称汉白玉。 石英岩－块状构造，变晶结构。石英，少量长 石、白云母。由砂岩或硅质岩变质而成。 矽卡岩－石榴石、绿帘石、磁铁矿。伴生矿床 Fe，Cu，Pb，Zn.

变质作用与变质岩

变质作用与变质岩

第六章变质作用和变质岩[教学目的与要求]本章主要讲解变质作用的原理（概念、变质作用因素、方式）；变质作用类型（接触热变质、动力变质、气—液变质、区域变质、混合岩化）；变质岩的特征（物质成分、结构、构造）；变质岩的分类（接触变质岩类、气-液变质岩类、动力变质岩类、区域变质岩类、混合岩类）。

重点：要求理解变质作用概念，不同变质岩形成过程，主要变质岩的特征。

第一节变质作用的概述一、变质作用的概念岩石在基本上处于固体状态下，受到温度、压力及化学活动性流体的作用，发生矿物成分、化学成分、岩石结构与构造变化的地质作用，称为变质作用。

变质作用的特点：※岩石在基本上处于固态※岩石基本未发生熔融※岩石未失去其完整性1.变质作用与沉积作用的区别何在？松散沉积物随地壳的下沉，在温度、压力作用下，失水、固结成岩后，随温度、压力的进一步增高，可改变原沉积岩的矿物成分和结构构造，而变成变质岩，即沉积岩可逐渐过渡为变质岩，那末沉积岩的形成作用与变质作用的界限何在？归纳起来，有三点不同：（1）作用因素的来源不同引起变质作用因素主要来自于地球内部；沉积作用主要与地球外部因素有关。

（2）作用发生的深度不同变质作用发生在地壳的一定深度之下；沉积作用发生在地壳的表层。

（3）作用时的温度与压力不同引起变质作用所需的温度、压力较高；沉积岩的形成作用发生时的温度、压力均较低。

2.变质作用与岩浆作用的区别？当引起变质作用的温度很高，达到了岩石的熔点，使岩石完全熔化时，变质作用就转变成岩浆作用。

界限在于：变质作用时岩石基本处于固体状态、可能出现局部熔融，但并未失去其整体性；当岩石基本被熔融，呈液态时，成为岩浆作用。

二、引起变质作用的因素引起变质作用的因素有温度、压力及化学活动性流体。

（一）温度1.变质作用发生的温度由150－180℃（或180 －230℃）到800-900℃。

低于这个温度属沉积岩的固结成岩作用，高于这个温度岩石熔融，属岩浆作用。

第五章变质作用和变质岩

第五章变质作用和变质岩
若混合作用较强则二者界线变得不太清楚并逐渐消失区域混合岩混合岩混合岩花岗岩条带状混合岩顺层混合岩眼球状混合岩肠状混合岩阴影状混合岩具有肠状构造的混合岩变质作用的基本规律变质作用的时间演化规律古老的岩石前寒武纪5亿年以前一般都发生了变质而且变质较深常常发生过多次变质如秦岭地区的岩石普遍发生过3次变质作用
三、动力变质作用
出现在大断裂带上或构造运动强烈的 地带，由强大的侧向挤压力和剪切应力引 起，主要的变质方式为变形与碎裂。
– 在地下较浅处由于温度较低，以脆性变形为主； – 在地下较深处由于温度较高，则以韧性变形为 主，形成韧性剪切带。
四、区域变质作用
在较大区域内发生的，由一种因素为主或 多种因素综合作用的复杂变质作用。
第五章 变质作用与变质岩
变质作用
各种岩石基本上在固 态下受到内动力地质作用，发生矿物 成分和结构、构造的变化而变成一种 新岩石的过程。
经变质作用形成的岩石 原 岩
变质作用
变质岩 变质岩
岩浆岩
沉积岩
正变质岩
负变质岩
第一节
变质作用的原理
一、岩石变质的因素：
外部因素：温度、压力、活动性流体 内部因素：原岩特点、性质
又如硅质石灰岩在高温下，其中SiO2和CaCO3可重结晶成硅灰石：
（二） 压力
变 质 作 用 的 压 力 范 围 一 般 为 0— 109Pa。
包括：静压力和定向压力。
静压力（围压） 压力 侧向压力（应力）
1、静压力的影响
静压力：
又叫围压，具有均向性。岩石处于地下深处，要受到上覆 和周围岩石的静压力。 在静压力作用下，岩石中矿物重结晶成体积减小而密度增 大的新矿物，以适应新的存在环境。 例如基性岩中的钙长石（密度2.76）和橄榄石（密度3.2） 在高压下形成石榴子石（密度3.4—4.3）：

四变质作用与变质岩


（二）变质岩的结构、构造
1、结构 指矿物组分的形状、大小和相互关系反映出的岩石特征。分为：变余 结构、变晶结构、交代结构、碎裂结构四种。 A、变余结构（残留结构）：改造不彻底，残留有原岩结构特点，在原 岩结构名称前加“变余”二字，如变余砂状结构。 B、变晶结构：经过重结晶以后所形成的。与岩浆岩的结构相似，变晶 结构也可进一步细分，如等粒变晶结构，斑状变晶结构等。 按晶粒大小分为： 粗粒变晶结构－>3mm 中粒…………－1－3mm 细粒…………－<1mm
2、压力 压力按物性不同，分静压力和应力。 （1）静压力——是指地下某深度处，由上覆物质的重量产生的负荷压力。 静压力各向均等，大小随深度增加，大致深度每增加1000米，静压力增加 0.275kPa。变质作用的静压力范围，一般认为在1-2kPa到7-8kPa之间，相当 于距地面深5公里-30公里的区间。 静压力的增加，有利于形成体积小、密度大的矿物。 如： 镁橄榄石 + 钙长石 = 石榴石 分子体积缩小17.6% 体积：43.9 101.1 121 比重：3.2 2.7 3.4--4.3
第三节
变质岩
一、变质作用与变质岩的概念
变质作用：原岩基本在固态的条件下，受温度、压力和化学活动性流体 的作用使原有的矿物成分和结构、构造发生变化，形成新的岩石的过程。变 质作用的结果是形成变质岩。 1、岩石基本保持固态，物质成分一般不发生大规模的迁移，原岩在变质前后 总的化学成分保持不变； 2、在地下深处高温高压下进行，和常温下的风化作用不同。变质作用的温压 条件：温度一般大于150º c，上限大致在700º c-900º c，高于此上限属于岩浆作 用范围。 3、变质作用与地壳形成和发展密切相关，在不同时期，地壳状况、热流的强 度和分布、构造运动的特点有差异，即影响到变质作用。 正变质岩：指由岩浆岩经变质作用形成 副变质岩：指由沉积岩经变质作用形成

普通地质学 第五章 变质作用与变质岩

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第二节 变质作用中原岩的变化
一、物质成分的变化
在变质作用过程中物质成分的变化，温度和压力起了重要作用，表现在： 1、温度变化，① 使岩石通过释放或获得某些挥发分，发生化学成分重新组合， 原矿物消失，新矿物生成。如，高岭石脱水（高温）反应
Al4［Si4O10］［OH］8
(高岭石) 方解石的脱CO2的反应
划分为三类：
变余构造，变成构造和混合岩构造
结构构造是变质岩的重要特征，常用作变质岩分类命名的重 要依据。通过对结构和构造的研究，还可以了解变质岩的原岩， 判断原岩所经受的变质作用、环境、方式和程度等特点。
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（一）变质岩的结构
1、变晶结构
变晶结构是岩石在变质作用过程中发生重结晶和变质结晶 作用所形成的结构。这是变质岩最常见的结构。
2、变质物态
整体性。 3、变质方式 4、变质结果 分的改变。
变质作用一般在固态下发生，保持着原岩的
原岩的变形、破碎作用，重结晶作用，矿物 导致原岩的结构、构造，矿物成分及化学成
重组合和交代作用等。
由变质作用形成的岩石叫变质岩。根据原岩的类型不同，可 分两类：
正变质岩－原岩为火成岩经变质作用后形成的变质岩。
关，有时范围很小，仅限接触带，即是所谓的接触 变质，有时也可能影响一个区域。 ◆应力作用下的摩擦热：其较为局部，如断裂带。
6
2、压力
可分为静压力、流体压力、定向压力。压力单位：bar pa 等 (1)静压力（均向压力）
一般指由上覆岩层的负荷重量所引起的压力。这种压力是随
深度增加而增大的，而且对岩石的作用力各向均等。 静压力的作用： ① 压缩岩石，使岩石孔隙减小， 变得致密坚硬；
500℃
Al2［ SiO4 ］O＋2 SiO2＋4H2O

变质作用及变质岩


岩浆岩占总面积的76％，沉积岩20％， 变质岩不足4％。 岩石圈的总体积
沉积岩约占总体积的5％，岩浆岩35％， 变质岩60％。
地质作用与三大岩类的形成
岩浆作用
沉积作用
变质作用
沉积岩
变质岩
岩浆岩
三 大 岩 类 的 相 互 转 化
沉积岩
变质岩 岩浆岩

出露到地表面的岩浆岩、变质岩与沉积岩，在大气圈、水圈 与生物圈的共同作用下，可以经过风化、剥蚀、搬运作用而变成 沉积物，沉积物埋到地下浅处就硬结成岩--重新形成沉积岩。
韧性变形
变质作用的基本类型： （３）区域变质作用
是在大区域范围内发生，影响的范围可达数千 至数万km２以上，影响深度可达30 km以上。常发 生在板块边界附近与大断裂带附近。由温度、压力、 化学活动性流体等多种因素引起的变质作用。 变质环境：温度在200-800℃之间， 静岩压力可随埋深不同而变化，存 在较强的定向压力（构造应力）。
每公里厚的岩石压力约为275巴； 地下10 公里 约2750巴； 地下 20公里 约5500巴。
静压力是各向同性的，作用结果使岩石中 矿物变为密度大，体积小的新矿物。 ２．定向压力——
作用于地壳岩石的侧向挤压力，具有方向性， 主要是构造力的作用造成。作用结果使岩石中 片、柱状矿物定向排列。
挤压力 剪切力
沉积岩
埋到地下深 处的沉积岩或 岩浆岩，在温 度不太高的条 件下，可以以 固态的形式发 生变质，变成 变质岩.
变质岩
岩浆岩
沉积岩
变质岩 岩浆岩

不管什么岩石， 一旦进入高温（大 于700～800℃）状 态，岩石就将逐渐 熔融成岩浆。岩浆 在地下浅处冷凝成 侵入岩，或喷出地 表而形成火山岩。

第六章变质作用与变质岩


变质作用研究范畴
1. 变质作用的下限：与成岩作用的界限-埋藏变质作用 2. 变质作用的上限：与岩浆作用的界限-混合岩化作用
岩浆作用
成岩作用
700-900oC
150-250oC
混合岩化作用
埋藏变质作用
变质作用
二、变质作用的控制因素
(一)温度 (二)压力 (三)化学活动性流体 (四) 时间
（三）化学活动性流体
沉积岩的孔隙水、岩浆析出液体、地幔上升的溶液、变质液体。 化学活动性流体以H20和C02为主。 可以作为化学反应的媒介和降低岩石的熔点，加快变质作用的进行。
（四）时间
足够的时间
温度(热) 温度(热) 石灰岩 流体 大理岩 花岗岩 流体 片麻岩 压力 压力
碎裂结构 长石1和石英2压碎成眼球状斑晶，细粒部分为石英和绢云母
在应力的作用下能使岩石重结晶。岩石在定向压力作用下，其中的矿物在平行压力方向溶解，而向垂直压力方向迁移并且沉淀出来。 矿物 定向压力作用 岩石在定向压力 下的溶解和沉淀 作用下形成片理
二、气—液变质作用
由较强化学活动性的气体和液体对原岩进行交待作用而引起的。 从岩浆活动中析出的气-水热液对岩体与围岩的接触进行的以交代作用为主的变质改造，称为接触交代变质作用。p57 远离侵入体而沿构造破碎带及矿脉边缘发生的气-液变质作用，称为近矿蚀变或围岩蚀变。 形成气—液变质岩
三、区域变质作用
五、动力变质作用
是构造断裂活动中断裂带上的原岩在应力作用下，发生破碎、变形的作用。 形成动力变质岩。
第三节 变质岩的基本特征
一、变质岩的物质成分 变质岩的化学成分主要是SiO2、A12O3、Fe203、FeO、Mn0、CaO、K20、Na2O、H2O、CO2及TiO2、P2O5等、与岩浆岩相似。对于不同的变质岩，化学成分的差别却很大。
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共同作用形成的一种变质类型。
大多数的岩石学家最初认为，决定岩石变
质程度的温压条件只与岩石的埋深有关， 但实际上在一定的区域范围内温压的变化 是很大的，温压条件虽然与深度成正相关， 但并不能构成直接的联系。因此区域变质 岩石的分类应直接以温压条件为依据。
区域变质作用
变质相
变质相是根据变质岩中特征的矿
动力变质作用
常见结构：
角砾状结构 碎裂结构 碎斑结构 糜棱结构
动力变质岩
动力变质岩一般以结构构造特征作为分类
的主要依据，因为它反映了动力变质的性 质，也在某种程度上反映了变质程度的深 浅，见表5-4 常见的岩石类型 构造角砾岩、碎裂岩、糜棱岩
区域变质作用
区域变质作用是一种大面积的，多种因素
岩，按成因分为热接触变质岩和接触交代
变质岩。
热接触变质岩：根据结构、构、角
岩、大理岩、石英岩等基本类型。
斑点板岩：指泥质岩受到较弱的热接触
变质作用形成的岩石。特征：变质程度、 新生矿物类型、常见结构构造 角岩：是泥质岩经热接触变质作用形成 的。岩石常呈暗灰色至黑色，具角岩结 构或基质为角岩结构的斑状变晶结构， 块状构造。 大理岩 石英岩
混合岩类
混合岩石由混合化作用形成的岩石。其基
本组成物质是由基体和脉体两部分组成。 基体主要是由各种区域变质岩，如片岩、 片麻岩、变粒岩等，颜色较深；脉体则是 由混合岩化作用新形成的流体相结晶部分， 通常为花岗质、长英质、伟晶质、石英脉 等，与基体相比颜色较浅。 混合岩石在区域变质作用的基础上发展起 来的，常与区域变质岩相伴生。
接触交代变质岩——矽卡岩
矽卡岩：是碳酸盐岩经受热接触变质和
气水热液促成交代作用形成的变质岩石。 矽卡岩颜色、结构构造、主要矿物、类 型
气成热液变质岩类
气-液变质作用:具有化学活动性的气水溶液对岩 石进行交代而使岩石发生变质的作用。该作用 形成的岩石称蚀变岩，主要有蛇纹岩、青磐岩、 云英岩等。发生在侵入岩体周围的称为接触交 代变质作用。 蛇纹岩：主要矿物、常见结构构造 青磐岩：主要矿物、常见结构构造 云英岩：主要矿物、常见结构构造
物组合划分的变质岩组合。特征的矿物组 合能够指示变质作用期间岩石经历的温压 条件范围。
每一种变质相都包含几种不同类型的变质
岩，因为变质岩类型除了与温压条件有关 外，还与原岩的成分有关。
主要岩石类型
区域变质岩是按照原岩类型和变质程度
划分的，命名原则是根据结构构造和矿 物组成相结合。 板岩、千枚岩、片岩、片麻岩、斜长角 闪岩、变粒岩、麻粒岩、榴辉岩
混合岩类
基体结构为各种区域变质岩的结构，
脉体的结构多为粒状变晶结构、细 晶或伟晶结构等。 构造：条带状构造、眼球状构造、 角砾状构造、肠状构造、阴影构造。 岩石类型：混合岩化变质岩、混合 岩、混合片麻岩、混合花岗岩
变质作用及变质岩类型
接触变质作用
接触变质作用与岩浆岩的侵入有关，是一
种热变质作用，一般说来岩体的规模越大， 具有的能量也越大，所形成的接触变质带 也越宽。
接触变质带离开岩体越远，温度也越低，
热变质程度也越浅，并形成以岩体为中心 的同心圆状的，由深到浅的变质带。
接触变质作用
接触变质作用所形成的岩石就是接触变质
动力变质作用
动力变质作用一般是沿着断裂带发育。大规模
的断裂带通常是在挤压应力的条件下形成的， 这种挤压环境通常会使岩石发生脆性变形或者 是塑性流动（在较深的部位）。 脆性变形形成断层破碎带和其它构造岩（碎裂 岩、超碎裂岩、断层泥等）。 塑性变形则形成糜棱岩。许多学者认为，糜棱 岩是在岩石中的物质没有没有失去连续性的情 况下发生的粘性流动。实际上糜棱岩在形成过 程中很重要的一点就是伴有重结晶的发生。